專利名稱：射頻ldmos器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種射頻LDM0S(橫向擴散金屬氧化物半導(dǎo)體)器件。本發(fā)明還涉及一種射頻LDMOS器件的制造方法。
背景技術(shù)：
射頻LDMOS是一種有很好的市場的器件。特別是隨著通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，它作為一種新型功率器件將得到越來越多的重視。
如圖1所示，是現(xiàn)有射頻LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有射頻LDMOS器件的基本結(jié)構(gòu)包括
P+硅襯底101即摻高濃度P型雜質(zhì)的襯底以及形成于所述P+硅襯底上方的P-外延層102 ;所述P+硅襯底101的電阻率為0.01歐姆·厘米 O. 02歐姆 厘米，所述P-外延層102的厚度和摻雜濃度根據(jù)器件耐壓的要求不同進行設(shè)置，如器件耐壓為60伏的話， 所述P-外延層102的厚度約為5微米 8微米。
利用注入和擴散形成的P+下沉層(P+SINKER)103，該P+下沉層103穿過所述P-外延層102并且所述P+下沉層103的底部進入到所述P+硅襯底101中。
P阱104，該P阱104用于形成器件的溝道區(qū)。
柵極氧化層以及柵極多晶硅108，覆蓋于所述P阱104的上方，被所述柵極多晶硅 108的所述P阱104形成溝道區(qū)。
漂移區(qū)105，由形成于所述P-外延層102中的N-摻雜區(qū)組成，所述漂移區(qū)105和所述柵極多晶娃108的一側(cè)相鄰。
源區(qū)106，由一 N+摻雜區(qū)組成，和所述柵極多晶硅108的另一側(cè)自對準(zhǔn)。
漏區(qū)107，由一 N+摻雜區(qū)組成，和所述柵極多晶硅108的相隔一段距離，且是通過所述漂移區(qū)105和所述P阱104相連接。
通過金屬圖形109引出源極S、漏極D和柵極G。從漏區(qū)107到漏極D包括了多層金屬層以及用于相鄰金屬層之間的連接的接觸孔和通孔，其中接觸孔用于漏區(qū)107和第一層金屬的連接，通孔用于金屬層之間的連接。源區(qū)106和源極S之間也包括了多層金屬層以及用于相 鄰金屬層之間的連接的接觸孔和通孔，源極S也可以是硅片背面的金屬110，柵極多晶硅108和柵極G之間也包括了多層金屬層以及用于相鄰金屬層之間的連接的接觸孔和通孔。
所述P+硅襯底101減薄后在背面形成有背面金屬110，所述背面金屬110通過所述P+硅襯底101、所述P+下沉層103和所述源極S相連接或作為源極。
現(xiàn)有射頻LDMOS器件中由于采用了擴散技術(shù)形成P+下沉層，所以P+下沉層具有較大的橫向擴散，該橫向擴散會使得器件的面積難以縮??；并且P+下沉層的電阻也較高， 較高電阻也影響了器件的性能特別是工作頻率。為了改善上述由P+下沉層而帶來的上述缺陷，現(xiàn)有一種結(jié)構(gòu)是，采用P+多晶技術(shù)來代替擴散技術(shù)制作P+下沉層。但采用P+多晶雖然在上述兩方面特性都有改善，但它有兩方面的問題一是P+多晶工藝由于的工藝控制問題并沒有普遍應(yīng)用，其工藝的成熟度仍有問題；二是采用它之后擴散問題仍然存在，電阻仍然很高，如比金屬電阻高很多。
現(xiàn)有射頻LDMOS器件的還存在一個缺陷為，漏極D為頂層金屬，漏極D到P-外延層102之間的介質(zhì)膜厚度越厚，則漏極D金屬與襯底之間的寄生電容就越小，這里的介質(zhì)膜可以是場氧，場氧和層間膜的組合構(gòu)成，但一般的場氧厚度很難做到2微米以上，故漏極D 具有較大的寄生電容。如果通過層間膜的加厚來降低寄生電容的話，一般需要增加金屬層的層數(shù)，這又會提高工藝成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種射頻LDMOS器件，能減少器件的寄生電容和電阻，提高器件的射頻特性，還能降低器件的面積以及減少器件的工藝成本。為此，本發(fā)明還提供一種射頻LDMOS器件的制造方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的射頻LDMOS器件的單元結(jié)構(gòu)包括
P+硅襯底以及形成于所述P+硅襯底上方的P-外延層。
溝道區(qū)，由形成于所述P-外延層中的P阱組成。
源區(qū)，由形成于所述P阱中的N+摻雜區(qū)組成。
漂移區(qū)，由形成于所述P-外延層中的N-摻雜區(qū)組成，所述漂移區(qū)和所述溝道區(qū)相鄰接。
漏區(qū)，由形成于所述漂移區(qū)中N+摻雜區(qū)組成，所述漏區(qū)和所述溝道區(qū)相隔一橫向距離。
柵極多晶硅，由形成于所述溝道區(qū)上方的多晶硅組成，所述柵極多晶硅和所述溝道區(qū)之間隔離有柵極氧化層；所述柵極多晶硅的一側(cè)和所述源區(qū)自對準(zhǔn)，所述柵極多晶硅的另一側(cè)邊緣大于等于所述溝道區(qū)和所述漂移區(qū)的相接邊緣。
金屬塞，由填充于第一溝槽中的金屬組成，所述金屬塞穿過所述P阱和所述P-外延層并且所述金屬塞的底部進入到所述P+硅襯底中，所述金屬塞實現(xiàn)所述P阱和所述P+ 硅襯底的電連接。
所述漏區(qū)頂部形成有穿過第一層金屬前介質(zhì)膜的接觸孔，該接觸孔實現(xiàn)所述漏區(qū)和第一層金屬的連接,在所述第一層金屬上形成有一層以上的金屬層，各上下相鄰的金屬層之間隔離有金屬層間介質(zhì)膜并通過穿過金屬層間介質(zhì)層的通孔實現(xiàn)連接，頂層金屬光刻刻蝕后形成頂層金屬圖形，通過各金屬層和所述漏區(qū)相連的頂層金屬圖形為漏極。
在所述漏極的至少部分區(qū)域的正下方的所述P-外延層中形成有場氧層，或者場氧層加高阻區(qū)；當(dāng)在所述漏極的至少部分區(qū)域的正下方的所述P-外延層中僅形成有所述場氧層時，所述場氧層的厚度為3微米以上；當(dāng)在所述漏極的至少部分區(qū)域的正下方的所述P-外延層中形成有所述場氧層加所述高阻區(qū)時，所述場氧層的厚度為1. O微米以上，所述高阻區(qū)的電阻大于所述P-外延層電阻、所述高阻區(qū)位于所述場氧層底部且和所述場氧層相接觸。
進一步的改進是 ，在所述場氧層中形成有空氣間隙。
進一步的改進是，在所述場氧層中形成有空氣間隙。
進一步的改進是，所述金屬塞的頂部和所述P-外延層的頂部表面相平；所述金屬塞和所述源區(qū)通過金屬硅化物相連，或者所述金屬塞和所述源區(qū)都通過接觸孔和所述第一層金屬連接、且通過所述第一層金屬實現(xiàn)所述金屬塞和所述源區(qū)之間的連接。
進一步的改進是，所述金屬塞的頂部和所述第一層金屬前介質(zhì)膜的頂部表面相平，所述金屬塞的頂部和所述第一層金屬連接；所述金屬塞和所述源區(qū)通過金屬硅化物相連，或者所述源區(qū)通過接觸孔和所述第一層金屬連接、且通過所述第一層金屬實現(xiàn)所述金屬塞和所述源區(qū)之間的連接。
進一步的改進是，所述源區(qū)和所述P阱通過金屬硅化物相連，或者所述源區(qū)和所述P阱都通過接觸孔和所述第一層金屬連接、且通過所述第一層金屬實現(xiàn)所述源區(qū)和所述 P阱之間的連接。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的射頻LDMOS器件的制造方法采用如下步驟形成所述場氧層及所述場氧層底部的所述高阻區(qū)
步驟一、在所述P-外延層表面淀積第一層氧化膜和第二層氮化膜。
步驟二、通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層的形成區(qū)域形成一深度小于I微米的第二溝槽；所述第二溝槽的寬度和所述場氧層的寬度相同。
步驟三、在所述第二溝槽底部進行N型離子注入，該N型離子注入的N型雜質(zhì)對所述P-外延層的P型雜質(zhì)進行補償，使注入N型雜質(zhì)區(qū)域的電阻增加。
步驟四、通過擴散工藝對所述P-外延層進行熱氧化形成所述場氧層，同時在所述場氧層底部形成所述高阻區(qū)，所述高阻區(qū)由所述N型雜質(zhì)在所述P-外延層中擴散后形成。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的射頻LDMOS器件的制造方法采用如下步驟形成所述場氧層
步驟一、在所述P-外延層表面淀積第一層氧化膜和第二層氮化膜。
步驟二、通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層的形成區(qū)域形成一深度大于3微米的第三溝槽；所述第三溝槽的寬度和所述場氧層的寬度相同。
步驟三、通過擴散工藝對所述P-外延層進行熱氧化形成第三氧化層；該第三氧化層的厚度為I微米 2微米。
步驟四、采用介質(zhì)膜淀積工藝或旋涂工藝在所述第三氧化層上形成第四氧化層， 所述第四氧化層將所述第三溝槽完全填充；所述第四氧化層為完成填充的結(jié)構(gòu)或在所述`第四氧化層中含有空氣間隙。
步驟五、通過回刻工藝或化學(xué)機械研磨工藝將所述P-外延層表面上方的所述第四氧化層、所述第三氧化層、所述第二層氮化膜和所述第一層氧化膜去除，所述回刻工藝或所述化學(xué)機械研磨工藝之后，由填充于所述第三溝槽中的所述第四氧化層和所述第三氧化層組成所述場氧層，該場氧層的頂部和所述P-外延層表面相平。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的射頻LDMOS器件的制造方法采用如下步驟形成所述場氧層
步驟一、在所述P-外延層表面淀積第一層氧化膜和第二層氮化膜。
步驟二、通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層的形成區(qū)域形成由深度大于3微米的第四溝槽組成的陣列；所述第四溝槽的寬度小于所述場氧層的寬度，所述第四溝槽陣列的寬度和所述場氧層的寬度相同。
步驟三、通過擴散工藝對所述P-外延層進行熱氧化形成第五氧化層；所述擴散工藝中被氧化的所述P-外延層包括各所述第四溝槽之間的部分和各所述第四溝槽的底部的部分，其中各所述第四溝槽之間的部分完全被氧化。
步驟四、采用介質(zhì)膜淀積工藝淀積第六氧化層，所述第六氧化層將各所述第四溝槽完成填充；所述第六氧化層為完成填充的結(jié)構(gòu)或在所述第六氧化層中含有空氣間隙。
步驟五、通過回刻工藝或化學(xué)機械研磨工藝將所述P-外延層表面上方的所述第六氧化層、所述第五氧化層、所述第二層氮化膜和所述第一層氧化膜去除，所述回刻工藝或所述化學(xué)機械研磨工藝之后，由填充于所述第四溝槽陣列中的所述第六氧化層和所述第五氧化層組成所述場氧層，該場氧層的頂部和所述P-外延層表面相平。
本發(fā)明通過采用金屬塞實現(xiàn)背面金屬、P+硅襯底和溝道區(qū)的P阱以及源區(qū)的連接，相對于P+下沉層，金屬塞具有較小的電阻，故能減少器件的寄生電阻，提高器件的頻率特性；金屬塞還具有不橫向擴散的特性，故還能減少器件的面積。另外，本發(fā)明的漏極區(qū)域的頂層金屬下方的P-外延層中形成有厚度較厚的場氧層和一個高阻區(qū)，能夠減少器件的寄生電容，也能提高器件的頻率特性；場氧層的增加也能相對減少層間膜的厚度，從而減少金屬層的層數(shù)，降低器件成本。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明
圖1是現(xiàn)有射頻LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實施例一射頻LDMOS器件的俯視示意圖
圖3是本發(fā)明實施例一射頻LDMOS器件的截面示意圖
圖4是本發(fā)明實施例二射頻LDMOS器件的截面示意圖
圖5是本發(fā)明實施例三射頻LDMOS器件的截面示意圖
圖6是本發(fā)明實施例四射頻LDMOS器件的截面示意圖
圖7A-圖7B是本發(fā)明實施例方法一形成場氧層時的器件截面示意圖8A-圖8D是本發(fā)明實施例方法二形成場氧層時的器件截面示意圖9A-圖9C是本發(fā)明實施例方法三形成場氧層時的器件截面示意圖。
具體實施方式
如圖2所示,是本發(fā)明實施例一射頻LDMOS器件的俯視示意圖；如圖3所示,是本發(fā)明實施例一射頻LDMOS器件的截面示意圖。本發(fā)明是實施例一射頻LDMOS器件的單元結(jié)構(gòu)包括
P+娃襯底I以及形成 于所述P+娃襯底I上方的P-外延層2。所述P+娃襯底I的電阻率為O. 01歐姆·厘米 O. 02歐姆·厘米，一般為硼摻雜。所述P-外延層2的厚度按器件耐壓的設(shè)計不同，如耐壓為60V時，所述P-外延層2能采用電阻率為10歐姆 厘米 20歐姆·厘米、厚度為5微米 8微米的外延層。
溝道區(qū)，由形成于所述P-外延層2中的P阱5組成。
源區(qū)81，由形成于所述P阱5中的N+摻雜區(qū)組成，N+摻雜區(qū)的摻雜可以是磷或者砷或其他N型雜質(zhì)，摻雜濃度高于lE19cnT3。
漂移區(qū)6，由形成于所述P-外延層2中的N-摻雜區(qū)組成，所述漂移區(qū)6和所述溝道區(qū)相鄰接。所述漂移區(qū)6的N-摻雜區(qū)為一輕摻雜漏注入?yún)^(qū)(LDD)，N-摻雜區(qū)的摻雜可以是磷或者砷或其他N型雜質(zhì)，摻雜濃度低于lE18cnT3。
漏區(qū)82，由形成于所述漂移區(qū)6中N+摻雜區(qū)組成，所述漏區(qū)82和所述溝道區(qū)相隔一橫向距離。所述漏區(qū)82和所述溝道區(qū)之間通過所述漂移區(qū)6連接，N+摻雜區(qū)的摻雜可以是磷或者砷或其他N型雜質(zhì)，摻雜濃度高于lE19cnT3。
柵極多晶硅3，由形成于所述溝道區(qū)上方的多晶硅組成，在所述柵極多晶硅3表面上還能形成有金屬硅化物或金屬，由所述柵極多晶硅3，或所述柵極多晶硅3加金屬硅化物，或所述柵極多晶硅3加金屬組成柵極結(jié)構(gòu)。所述柵極多晶硅3和所述溝道區(qū)之間隔離有柵極氧化層4 ;所述柵極多晶硅3的一側(cè)和所述源區(qū)81自對準(zhǔn)，所述柵極多晶硅3的另一側(cè)邊緣大于等于所述溝道區(qū)和所述漂移區(qū)6的相接邊緣。被所述柵極多晶硅3所覆蓋的所述P阱5即為所述溝道區(qū)。
金屬塞15,由填充于第一溝槽151中的金屬組成,填充的金屬分別為鈦和氮化鈦層16、鎢層17。所述金屬塞15穿過所述P阱5和所述P-外延層2并且所述金屬塞15的底部進入到所述P+硅襯底I中，所述金屬塞15實現(xiàn)所述P阱5和所述P+硅襯底I的電連接。在所述P+硅襯底的背面形成有背面金屬21，所述背面金屬21通過所述P+硅襯底1、 所述金屬塞15和所述源區(qū)81連接在一起，并通過所述背面金屬21引出源極。
所述漏區(qū)82頂部形成有穿過第一層金屬前介質(zhì)膜11的接觸孔12，該接觸孔12 實現(xiàn)所述漏區(qū)82和第一層金屬18的連接，在所述第一層金屬18上形成有一層以上的金屬層，各上下相鄰的金屬層之間隔離有金屬層間介質(zhì)膜111并通過穿過金屬層間介質(zhì)層的通孔19實現(xiàn)連接，頂層金屬光刻刻蝕后形成頂層金屬圖形，通過各金屬層和所述漏區(qū)82相連的頂層金屬圖形為漏極20。所述柵極多晶硅3頂部也是通過所述接觸孔12以及通孔19和頂層金屬圖形相連并由該部分頂層金屬圖形組成柵極22。
在所述漏極20的至少部分區(qū)域的正下方的所述P-外延層2中形成有場氧層25， 在所述場氧層25的底部能夠形成一高阻區(qū)、也能不形成高阻區(qū)，也即在所述漏極的至少部分區(qū)域的正下方的所述P-外延層中形成有場氧層，或者場氧層加高阻區(qū)。當(dāng)在所述場氧層 25的底部不形成高阻區(qū)而僅形成有所述場氧層時時，所述場氧層25的厚度為3微米以上； 當(dāng)在所述場氧25的底部形成有所述高阻區(qū)時，所述場氧層25的厚度為I微米以上，所述高阻區(qū)的電阻大于所述P-外延層2電阻、所述高阻區(qū)位于所述場氧層25底部且和所述場氧層25相接觸。在所述場氧層25中能形成有空氣間隙、也能不含空氣間隙，形成有空氣間隙時能進一步的降低所述漏極20和所述P-外延層2之間的寄生電容。
本發(fā)明是實施例一所述射頻LDMOS器件是由多個單元結(jié)構(gòu)連接形成的，如圖2所示，各單元結(jié)構(gòu)的源區(qū)81 —側(cè)分別和相鄰的單元結(jié)構(gòu)共用一個所述P阱5、所述源區(qū)81以及所述金屬塞15，各單元結(jié)構(gòu)的漏區(qū)82 —側(cè)分別和相鄰的單元結(jié)構(gòu)共用一個所述漂移區(qū)6 和所述漏區(qū)82。各單元結(jié)構(gòu)的漏區(qū)82共用一個漏極20，所述漏極20和各單元結(jié)構(gòu)的源漏區(qū)在縱向上不交叉重疊，而位于源漏區(qū)的一側(cè)。各單元結(jié)構(gòu)的柵極多晶硅3也共用一個柵極22，所述柵極22和各單元結(jié)構(gòu)的源漏區(qū)在縱向上不交叉重疊，而位于源漏區(qū)的另一側(cè)。 在俯視面上，所述場氧層25位于所述漏極20的正下方，并且所述場氧層25覆蓋的區(qū)域小于等于所述漏極20所 覆蓋的區(qū)域。在所述射頻LDMOS器件的外周形成有保護環(huán)23，在所述保護環(huán)23外周為芯片的切割道24。所述保護環(huán)23由P型注入?yún)^(qū)組成，在所述保護環(huán)23之上還能形成有多層金屬，各金屬層通過接觸孔以及通孔和所述保護環(huán)23相連，所述保護環(huán)23的寬度為2微米 10微米。
圖3的左側(cè)部分對應(yīng)于圖2中的AA’方向的截面圖，右側(cè)部分對應(yīng)于圖2中的BB’ 方向的截面圖。如圖3所不,所述金屬塞15的頂部和所述P-外延層2的頂部表面相平。所述源區(qū)81和所述漏區(qū)82的表面都形成有金屬硅化物9，所述柵極多晶硅3的表面也形成有金屬硅化物10，在所述柵極多晶硅3的側(cè)面形成有側(cè)墻7。所述源區(qū)81和所述P阱5通過金屬硅化物9相連。所述源區(qū)81的頂部形成有接觸孔12，通過所述第一層金屬18實現(xiàn)所述金屬塞15和所述源區(qū)81之間的連接。
如圖4所述，是本發(fā)明實施例二射頻LDMOS器件的截面示意圖；本發(fā)明實施例二射頻LDMOS器件的俯視示意圖也和圖2相同，圖4的左側(cè)部分對應(yīng)于圖2中的AA’方向的截面圖，右側(cè)部分對應(yīng)于圖2中的BB’方向的截面圖。本發(fā)明實施例二射頻LDMOS器件和本發(fā)明實施例一射頻LDMOS器件的區(qū)別在于所述源區(qū)81的上方?jīng)]有形成接觸孔12，所述源區(qū)81是直接通過所述金屬硅化物9和所述金屬塞15相連。
如圖5所述，是本發(fā)明實施例三射頻LDMOS器件的截面示意圖；本發(fā)明實施例三射頻LDMOS器件的俯視示意圖也和圖2相同，圖5的左側(cè)部分對應(yīng)于圖2中的AA’方向的截面圖，右側(cè)部分對應(yīng)于圖2中的BB’方向的截面圖。本發(fā)明實施例三射頻LDMOS器件和本發(fā)明實施例一射頻LDMOS器件的區(qū)別在于所述金屬塞15的頂部和所述P-外延層2的頂部表面相平，并不穿過所述第一層金屬前介質(zhì)膜11。所述源區(qū)81的上方?jīng)]有形成接觸孔 12，所述源區(qū)81是直接通過所述金屬硅化物9和所述金屬塞15相連。
如圖6所述，是本發(fā)明實施例四射頻LDMOS器件的截面示意圖；本發(fā)明實施例四射頻LDMOS器件的俯視示意圖也和圖2相同，圖6的左側(cè)部分對應(yīng)于圖2中的AA’方向的截面圖，右側(cè)部分對應(yīng)于圖2中的BB’方向的截面圖。本發(fā)明實施例四射頻LDMOS器件和本發(fā)明實施例三射頻LDMOS器件的區(qū)別在于所述金屬塞15的頂部和所述P-外延層2的頂部表面相平，并不穿過所述第一層金屬前介質(zhì)膜11。同時所述金屬塞15的頂部還形成有接觸孔12，并通過該接觸孔12和第一層金屬18相連。所述源區(qū)81的上方?jīng)]有形成接觸孔 12，所述源區(qū)81是直接通過所述金屬硅化物9和所述金屬塞15相連。
如圖7A至圖7B所示，本發(fā)明實施例方法一形成場氧層時的器件截面示意圖；本發(fā)明實施例方法一用于制造如圖2和圖3所示的射頻LDMOS器件，本發(fā)明實施例一制造射頻 LDMOS器件的方法包括如下步驟
提供一 P+硅襯底I ;所述P+硅襯底I的電阻率為O. OI歐姆·厘米 O. 02歐姆 厘米，一般為硼摻雜。
在所述P+硅襯底I上方形成P-外延層2。所述P-外延層2的厚度按器件耐壓的設(shè)計不同，如耐壓為60V時，所述P-外延層2能采用電阻率為10歐姆 厘米 20歐姆 厘米、厚度為5微米 8微米的外延層。
之后， 采用如下步驟形成場氧層25
步驟一、如圖7A所示，在所述P-外延層2表面淀積第一層氧化膜31和第二層氮化膜32。所述第一層氧化膜31的厚度為100埃 2000埃，所述第二層氮化膜32的厚度為 1000埃 5000埃。
步驟二、如圖7A所示，通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層25的形成區(qū)域形成一深度大于3微米的第三溝槽34 ;所述第三溝槽34的寬度大于5微米，和所述場氧層25的寬度相同。所述場氧層25的形成區(qū)域要求位于后續(xù)形成的漏極20的正下方且小于所述漏極20 所覆蓋的區(qū)域。
步驟三、如圖7B所示，通過擴散工藝對所述P-外延層2進行熱氧化形成第三氧化層35 ;該第三氧化層35的厚度為I微米 2微米。
步驟四、如圖7B所示，采用介質(zhì)膜淀積工藝或旋涂工藝在所述第三氧化層35上形成第四氧化層36，所述第四氧化層36將所述第三溝槽34完全填充；所述第四氧化層36為完成填充的結(jié)構(gòu)或在所述第四氧化層36中含有空氣間隙，空氣間隙中能夠進一步的減少寄生電容。
步驟五、如圖7B所示，通過回刻工藝或化學(xué)機械研磨工藝將所述P-外延層2表面上方的所述第四氧化層36、所述第三氧化層35、所述第二層氮化膜32和所述第一層氧化膜 31去除，所述回刻工藝或所述化學(xué)機械研磨工藝之后，由填充于所述第三溝槽34中的所述第四氧化層36和所述第三氧化層35組成厚度大于3微米的所述場氧層25，該場氧層25的頂部和所述P-外延層2表面相平。
如圖3所述，形成所述場氧層25之后，在所述P-外延層2上依次淀積柵極氧化層 4和柵極多晶硅3，所述柵極氧化層4的厚度為150埃 1000埃，所述柵極多晶硅3的厚度為1000埃 6000埃。采用光刻刻蝕工藝對所述柵極氧化層3和所述柵極多晶硅3進行刻蝕形成柵極結(jié)構(gòu)。
通過離子注入加推阱工藝形成在所述P-外延層2中P阱5。由所述柵極多晶硅3 覆蓋的所述P阱5組成溝道區(qū)。在形成所述P阱5的同時在所述射頻LDMOS器件周側(cè)的所述P-外延層2中形成保護環(huán)23，該保護環(huán)23的離子注入和推阱工藝和所述阱5的離子注入和推阱工藝相同；或者，在形成所述P阱5之前在所述射頻LDMOS器件周側(cè)的所述P-外延層2中形成保護環(huán)23，該保護環(huán)23的離子注入的深度和能量高于所述阱5的離子注入的深度和能量。
通過光刻和離子注入工藝在所述P-外延層2中形成漂移區(qū)6，所述漂移區(qū)6的離子注入采用輕摻雜漏注入工藝。所述漂移區(qū)6和所述溝道區(qū)相鄰接。
淀積介質(zhì)膜如氧化硅膜或氮化硅膜，或它們的組合，并通過刻蝕形成側(cè)墻7。
通過光刻和離子注入工藝同時形成由N+摻雜區(qū)組成的源區(qū)81和漏區(qū)82。
通過金屬硅化物形成工藝在所述源區(qū)81和所述漏區(qū)82上形成金屬硅化物9，在所述柵極多晶娃3上形成金屬娃化物10。
淀積第一層金屬前介 質(zhì)膜11，通過化學(xué)機械研磨或回刻工藝對所述第一層金屬前介質(zhì)膜11進行平坦化。所述第一層金屬前介質(zhì)膜11的厚度為6000埃 20000埃。
通過光刻刻蝕工藝形成穿過所述第一層金屬前介質(zhì)膜11的接觸孔12，并在所述接觸孔12中填充金屬。所述源區(qū)81、所述漏區(qū)82和所述柵極多晶硅3上方都形成有所述接觸孔12。
通過光刻刻蝕工藝形成第一溝槽151，所述第一溝槽151穿過所述第一層金屬前介質(zhì)膜11、所述P阱5和所述P-外延層2并且所述第一溝槽151的底部進入到所述P+硅襯底I中。
在所述第一溝槽151中填充金屬形成金屬塞15。填充的金屬分別為淀積形成的鈦
(Ti)和氮化鈦層(TiN)16、鎢層17或鋁銅(AlCu)，其中鈦是金屬粘合層，氮化鈦為金屬阻擋層。填充的金屬也能分別為淀積形成的金屬粘合層鈦、金屬阻擋層氮化鉭(TaN)， 加上電鍍淀積形成的銅。
之后，采用化學(xué)機械研磨工藝將位于所述第一層金屬前介質(zhì)膜11表面上的用于所述第一溝槽151的金屬去除。
之后，通過金屬淀積和光刻刻蝕工藝在所述第一層金屬前介質(zhì)膜11上形成第一層金屬18的圖形結(jié)構(gòu)。所述金屬塞15和所述源區(qū)81通過所述第一層金屬18實現(xiàn)相連。
淀積金屬層間介質(zhì)膜111,所述金屬層間介質(zhì)膜111的厚度為6000埃 20000埃, 用于實現(xiàn)相鄰金屬層之間的隔離。
通過光刻刻蝕工藝在所述金屬層間介質(zhì)膜111中形成通孔19，通過金屬淀積，化學(xué)機械研磨或回刻工藝在所述通孔19中填充金屬。
之后，通過金屬淀積和光刻刻蝕工藝在所述金屬層間介質(zhì)膜111上形成金屬層的圖形結(jié)構(gòu)。最頂層的所述金屬層間介質(zhì)膜111上的金屬層的圖形結(jié)構(gòu)分別引出漏極20和柵極22。
之后，采用減薄工藝對所述P+硅襯底I的背面進行減薄到需要的厚度，之后在所述P+硅襯底I進行金屬淀積形成背面金屬21。所述背面金屬21通過所述P+硅襯底1、所述金屬塞15、所述源區(qū)81和保護環(huán)23連接在一起。
如圖8A至圖8D所示，本發(fā)明實施例方法二形成場氧層時的器件截面示意圖；本發(fā)明實施例方法二和本發(fā)明實施例方法一的區(qū)別為，本發(fā)明實施例制造射頻LDMOS器件的方法二采用如下步驟形成所述場氧層25
步驟一、如圖8A所示，在所述P-外延層2表面淀積第一層氧化膜31和第二層氮化膜32。所述第一層氧化膜31的厚度為100埃 2000埃，所述第二層氮化膜32的厚度為 1000埃 5000埃。
步驟二、如圖SB所示，通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層25的形成區(qū)域形成由深度大于3微米的第四溝槽組成的陣列；所述第四溝槽的寬度為O。3微米 2微米，且要小于所述場氧層25的寬度，所述第四溝槽陣列的寬度和所述場氧層25的寬度相同。各相鄰的所述第四溝槽之間為所述P-外延層2的薄層37。步驟三、如圖SC所示，通過擴散工藝對所述P-外延層2進行熱氧化形成第五氧化層38 ;所述擴散工藝中被氧化的所述P-外延層2包括各所述第四溝槽之間的部分即所述薄層37和各所述第四溝槽的底部的部分，其中各所述第四溝槽之間的部分即所述薄層37 完全被氧化。氧化之后，各所述第四溝槽中還具有空隙。
步驟四、如圖SC所示，采用介質(zhì)膜淀積工藝淀積第六氧化層39，所述第六氧化層 39將各所述第四溝槽完成填充；所述第六氧化層39為完成填充的結(jié)構(gòu)或在所述第六氧化層39中含有空氣間隙，空氣間隙中能夠進一步的減少寄生電容。
步驟五、如圖SC所示，通過回刻工藝或化學(xué)機械研磨工藝將所述P-外延層2表面上方的所述第六氧化層39、所述第五氧化層38、所述第二層氮化膜32和所述第一層氧化膜31去除，所述回刻工藝或所述化學(xué)機械研磨工藝之后，由填充于所述第四溝槽陣列中的所述第六氧化層39和所述第五氧化層38組成所述場氧層25，該場氧層25的頂部和所述 P-外延層2表面相平。
如圖9A至圖9C所示，本發(fā)明實施例方法三形成場氧層時的器件截面示意圖；本發(fā)明實施例方法三和本發(fā)明實施例方法一的區(qū)別為，本發(fā)明實施例制造射頻LDMOS器件的方法三采用步驟形成所述場氧層25及所述所述場氧層25底部的所述高阻區(qū)41
步驟一、如圖9A所示，在所述P-外延層2表面淀積第一層氧化膜31和第二層氮化膜32。所述第一層氧化膜31的厚度為100埃 2000埃，所述第二層氮化膜32的厚度為 1000埃 5000埃。
步驟二、如圖9A所示，通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層25的形成區(qū)域形成一深度小于I微米的第二溝槽34a ;所述第二溝槽34a的寬度和所述場氧層25的寬度相同。
步驟三、如圖9B所示，在所述第二溝槽34a底部進行N型離子注入，該N型離子注入的N型雜質(zhì)對所述P-外延層2的P型雜質(zhì)進行補償，使注入N型雜質(zhì)區(qū)域的電阻增加。
步驟四、如圖9C所示，通過擴散工藝對所述P-外延層2進行熱氧化形成所述第七氧化層40，同時在所述場氧層25底部形成所述高阻區(qū)41，所述高阻區(qū)41由所述N型雜質(zhì)在所述P-外延層2中擴散后形成。由所述第七氧化層40和所述高阻區(qū)41組成所述場氧層25。
本發(fā)明實施例方法一、二和三所形成的器件結(jié)構(gòu)和如圖3所示的本發(fā)明實施例一射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)相同，對本發(fā)明實施例方法一、二和三進行相同的變換一能得到和如圖4所示的本發(fā)明實施例二射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)相同的器件，變換一方法為在形成所述接觸孔12時，所述源區(qū)81的上方不形成所述接觸孔12，即接觸孔12不會所述源區(qū)81相連； 在形成所述第一層金屬18的圖形結(jié)構(gòu)時，不需要形成連接所述金屬塞15和所述源區(qū)81的所述第一層金屬18，所述金屬塞15和所述源區(qū)81直接通過金屬硅化物9相連。
對本發(fā)明實施例方法一、二和三進行相同的變換二還能得到和如圖5所示的本發(fā)明實施例三射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)相同的器件，變換二方法為在形成所述金屬硅化物9和 10之后是先形成所述金屬塞15，再形成所述第一層金屬前介質(zhì)膜11。該不同部分的具體步驟為
通過光刻刻蝕工藝形成第一溝槽151，所述第一溝槽151穿過所述P阱5和所述 P-外延層2并且所述第一溝槽151的底部進入到所述P+硅襯底I中。
之后，在所述第一溝槽151中填充金屬形成金屬塞15。填充的金屬分別為淀積形成的鈦(Ti)和氮化鈦層(TiN) 16、鎢層17或鋁銅(AlCu)，其中鈦是金屬粘合層，氮化鈦為金屬阻擋層。填充的金屬也能分別為淀積形成的金屬粘合層鈦、金屬阻擋層氮化鉭(TaN)， 加上電鍍淀積形成的銅。
之后，采用化學(xué)機械研磨工藝將位于所述P-外延層2表面上的用于所述第一溝槽 151的金屬去除。
淀積第一層金屬前介質(zhì)膜11，通過化學(xué)機械研磨或回刻工藝對所述第一層金屬前介質(zhì)膜11進行平坦化。所述第一層金屬前介質(zhì)膜11的厚度為6000埃 20000埃。
通過光刻刻蝕工藝形成穿過所述第一層金屬前介質(zhì)膜11的接觸孔12，并在所述接觸孔12中填充金屬。所述漏區(qū)82和所述柵極多晶硅3上方都形成有所述接觸孔12。所述源區(qū)81和所述金屬塞15上方不形成所述接觸孔12。
在之后的步驟中，在形成所述第一層金屬18的圖形結(jié)構(gòu)時，不需要形成連接所述金屬塞15和所述源區(qū)81的所述第一層金屬18，所述金屬塞15和所述源區(qū)81直接通過金屬硅化物9相連。
對本發(fā)明實施例方法一、二和三進行相同的變換三還能得到和如圖5所示的本發(fā)明實施例三射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)相同的器件，變換三方法和變換二方法的區(qū)別為在形成所述接觸孔12時，所述金屬塞15的上方形成有所述接觸孔12 ;在形成所述第一層金屬18 的圖形結(jié)構(gòu)時，形成有和所述金屬塞15相連接的所述第一層金屬18。但是所述金屬塞15 和所述源區(qū)81之間還是直接通過金屬硅化物9相連。
以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出 許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種射頻LDMOS器件，其特征在于，射頻LDMOS器件的單元結(jié)構(gòu)包括 P+娃襯底以及形成于所述P+娃襯底上方的P-外延層； 溝道區(qū)，由形成于所述P-外延層中的P阱組成； 源區(qū)，由形成于所述P阱中的N+摻雜區(qū)組成； 漂移區(qū)，由形成于所述P-外延層中的N-摻雜區(qū)組成，所述漂移區(qū)和所述溝道區(qū)相鄰接； 漏區(qū)，由形成于所述漂移區(qū)中N+摻雜區(qū)組成，所述漏區(qū)和所述溝道區(qū)相隔一橫向距離； 柵極多晶硅，由形成于所述溝道區(qū)上方的多晶硅組成，所述柵極多晶硅和所述溝道區(qū)之間隔離有柵極氧化層；所述柵極多晶硅的一側(cè)和所述源區(qū)自對準(zhǔn)，所述柵極多晶硅的另一側(cè)邊緣大于等于所述溝道區(qū)和所述漂移區(qū)的相接邊緣； 金屬塞，由填充于第一溝槽中的金屬組成，所述金屬塞穿過所述P阱和所述P-外延層并且所述金屬塞的底部進入到所述P+硅襯底中，所述金屬塞實現(xiàn)所述P阱和所述P+硅襯底的電連接； 所述漏區(qū)頂部形成有穿過第一層金屬前介質(zhì)膜的接觸孔，該接觸孔實現(xiàn)所述漏區(qū)和第一層金屬的連接，在所述第一層金屬上形成有一層以上的金屬層，各上下相鄰的金屬層之間隔離有金屬層間介質(zhì)膜并通過穿過金屬層間介質(zhì)層的通孔實現(xiàn)連接，頂層金屬光刻刻蝕后形成頂層金屬圖形，通過各金屬層和所述漏區(qū)相連的頂層金屬圖形為漏極； 在所述漏極的至少部分區(qū)域的正下方的所述P-外延層中形成有場氧層，或者場氧層加高阻區(qū)；當(dāng)在所述漏極的至少部分區(qū)域的正下方的所述P-外延層中僅形成有所述場氧層時，所述場氧層的厚度為3微米以上；當(dāng)在所述漏極的至少部分區(qū)域的正下方的所述P-外延層中形成有所述場氧層加所述高阻區(qū)時，所述場氧層的厚度為1. O微米以上，所述高阻區(qū)的電阻大于所述P-外延層電阻、所述高阻區(qū)位于所述場氧層底部且和所述場氧層相接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻LDMOS器件，其特征在于在所述場氧層中形成有空氣間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的射頻LDMOS器件，其特征在于所述金屬塞的頂部和所述P-外延層的頂部表面相平；所述金屬塞和所述源區(qū)通過金屬硅化物相連，或者所述金屬塞和所述源區(qū)都通過接觸孔和所述第一層金屬連接、且通過所述第一層金屬實現(xiàn)所述金屬塞和所述源區(qū)之間的連接。
4.如權(quán)利要求1所述的射頻LDMOS器件，其特征在于所述金屬塞的頂部和所述第一層金屬前介質(zhì)膜的頂部表面相平，所述金屬塞的頂部和所述第一層金屬連接；所述金屬塞和所述源區(qū)通過金屬硅化物相連，或者所述源區(qū)通過接觸孔和所述第一層金屬連接、且通過所述第一層金屬實現(xiàn)所述金屬塞和所述源區(qū)之間的連接。
5.如權(quán)利要求1所述的射頻LDMOS器件，其特征在于所述源區(qū)和所述P阱通過金屬硅化物相連，或者所述源區(qū)和所述P阱都通過接觸孔和所述第一層金屬連接、且通過所述第一層金屬實現(xiàn)所述源區(qū)和所述P阱之間的連接。
6.一種制造如權(quán)利要求1所述的射頻LDMOS器件的方法，其特征在于采用如下步驟形成所述場氧層及所述場氧層底部的所述高阻區(qū)步驟一、在所述P-外延層表面淀積第一層氧化膜和第二層氮化膜； 步驟二、通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層的形成區(qū)域形成一深度小于I微米的第二溝槽；所述第二溝槽的寬度和所述場氧層的寬度相同； 步驟三、在所述第二溝槽底部進行N型離子注入，該N型離子注入的N型雜質(zhì)對所述P-外延層的P型雜質(zhì)進行補償，使注入N型雜質(zhì)區(qū)域的電阻增加； 步驟四、通過擴散工藝對所述P-外延層進行熱氧化形成所述場氧層，同時在所述場氧層底部形成所述高阻區(qū)，所述高阻區(qū)由所述N型雜質(zhì)在所述P-外延層中擴散后形成。
7.—種制造如權(quán)利要求1所述的射頻LDMOS器件的方法，其特征在于采用如下步驟形成所述場氧層 步驟一、在所述P-外延層表面淀積第一層氧化膜和第二層氮化膜； 步驟二、通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層的形成區(qū)域形成一深度大于3微米的第三溝槽；所述第三溝槽的寬度和所述場氧層的寬度相同； 步驟三、通過擴散工藝對所述P-外延層進行熱氧化形成第三氧化層；該第三氧化層的厚度為I微米 2微米； 步驟四、采用介質(zhì)膜淀積工藝或旋涂工藝在所述第三氧化層上形成第四氧化層，所述第四氧化層將所述第三溝槽完全填充；所述第四氧化層為完成填充的結(jié)構(gòu)或在所述第四氧化層中含有空氣間隙； 步驟五、通過回刻工藝或化學(xué)機械研磨工藝將所述P-外延層表面上方的所述第四氧化層、所述第三氧化層、所述第二層氮化膜和所述第一層氧化膜去除，所述回刻工藝或所述化學(xué)機械研磨工藝之后，由填充于所述第三溝槽中的所述第四氧化層和所述第三氧化層組成所述場氧層，該場氧層的頂部和所述P-外延層表面相平。
8.—種制造如權(quán)利要求1所述的射頻LDMOS器件的方法，其特征在于采用如下步驟形成所述場氧層 步驟一、在所述P-外延層表面淀積第一層氧化膜和第二層氮化膜； 步驟二、通過光刻刻蝕工藝在所述場氧層的形成區(qū)域形成由深度大于3微米的第四溝槽組成的陣列；所述第四溝槽的寬度小于所述場氧層的寬度，所述第四溝槽陣列的寬度和所述場氧層的寬度相同； 步驟三、通過擴散工藝對所述P-外延層進行熱氧化形成第五氧化層；所述擴散工藝中被氧化的所述P-外延層包括各所述第四溝槽之間的部分和各所述第四溝槽的底部的部分，其中各所述第四溝槽之間的部分完全被氧化； 步驟四、采用介質(zhì)膜淀積工藝淀積第六氧化層，所述第六氧化層將各所述第四溝槽完成填充；所述第六氧化層為完成填充的結(jié)構(gòu)或在所述第六氧化層中含有空氣間隙； 步驟五、通過回刻工藝或化學(xué)機械研磨工藝將所述P-外延層表面上方的所述第六氧化層、所述第五氧化層、所述第二層氮化膜和所述第一層氧化膜去除，所述回刻工藝或所述化學(xué)機械研磨工藝之后，由填充于所述第四溝槽陣列中的所述第六氧化層和所述第五氧化層組成所述場氧層，該場氧層的頂部和所述P-外延層表面相平。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射頻LDMOS器件，包括金屬塞和位于漏極區(qū)域的頂層金屬下方的厚度較厚的場氧層。金屬塞具有較小的電阻，故能減少器件的寄生電阻，較厚的場氧層能夠減少器件的寄生電容，從而能提高器件的頻率特性。同時金屬塞還具有不橫向擴散的特性，故還能減少器件的面積；場氧層的厚度增加也能相對減少層間膜的厚度，從而減少金屬層的層數(shù)，最后能降低器件成本。本發(fā)明還公開了一種射頻LDMOS器件的制造方法。
文檔編號H01L21/336GK103035719SQ201210315670
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者肖勝安, 遇寒 申請人:上海華虹Nec電子有限公司